納米CuO-AP-HTPB含能催化復(fù)合材料的制備與表征.pdf

1、固體推進(jìn)劑組分的超細(xì)化是目前提高推進(jìn)劑燃燒性能的主要方法之一。當(dāng)組分中的催化劑和氧化劑的粒徑達(dá)到亞微米級(jí)、甚至納米級(jí)時(shí),將會(huì)呈現(xiàn)出優(yōu)異的性能。然而催化劑和氧化劑的超細(xì)化后,其比表面大和表面能高的特點(diǎn)使得粒子間很容易發(fā)生團(tuán)聚,而且也難與推進(jìn)劑中的其他組分進(jìn)行均勻混合,這將會(huì)導(dǎo)致燃燒性能的降低。本論文關(guān)鍵的思想要點(diǎn)是:選擇一個(gè)典型的配方,應(yīng)用兩步復(fù)合處理將推進(jìn)劑的催化劑(CuO)、氧化劑(AP)和粘結(jié)劑(HTPB)進(jìn)行復(fù)合制備新型納米CuO

2、/AP/HTPB催化復(fù)合材料。第一步用超細(xì)氧化劑包覆納米催化劑,解決納米催化劑的團(tuán)聚問題；第二步采用粘結(jié)劑對(duì)催化劑/氧化劑復(fù)合粒子進(jìn)行包覆,解決氧化劑團(tuán)聚和吸濕的問題。本文工作的主要內(nèi)容包括:
　　 (1)納米催化劑CuO粒子的制備:采用快速沉淀法,以有機(jī)物N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)和H2O作為混合溶劑制備了包括納米球、納米棒、帶狀、紡錘狀以及麥穗狀等不同形貌的納米CuO粒子,分別從不同角度詳細(xì)考察了DMAC與H2O的體積

3、比,反應(yīng)溫度以及Cu2+/OH-的摩爾比等參數(shù)對(duì)產(chǎn)物形貌、粒徑等微結(jié)構(gòu)的影響。并深度探討了CuO納米粒子在混合溶劑中的生長(zhǎng)機(jī)理。最后用熱分析的方法考察了各種形貌納米CuO對(duì)AP熱分解的催化性能。結(jié)果表明,增大DMAC與H2O體積比,提高反應(yīng)溫度以及Cu2+/OH-摩爾比,都有助于得到粒徑更小的CuO納米粒子；類球狀的CuO粒子由于其更小的粒徑顯示了比其他形貌更優(yōu)越的催化性能,將AP的高溫分解峰降低了116℃。
　　 (2)納米C

4、uO/AP復(fù)合粒子的制備:采用陶瓷膜-反溶劑法,將陶瓷膜和反溶劑法進(jìn)行技術(shù)耦合,利用陶瓷膜規(guī)整的孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行可控、均勻加料,通過結(jié)晶物質(zhì)瞬間成核和可控生長(zhǎng),可制得粒徑和微結(jié)構(gòu)可控的CuO/AP核-殼式納米復(fù)合粒子。并研究了催化劑量、加料壓力以及溶劑非溶劑的體積比對(duì)產(chǎn)物的影響。結(jié)果表明,提高催化劑含量和增大加料壓力都有助于得到粒徑更小的AP粒子,增大非溶劑的量對(duì)產(chǎn)物粒子影響不大,但增大溶劑的量會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物粒子團(tuán)聚生長(zhǎng)形成類球的多面體。而且通過

5、熱分析表征發(fā)現(xiàn),納米CuO/AP復(fù)合粒子的熱分解速度更快,催化性能有很大提升。
　　 (3)納米CuO/AP/HTPB復(fù)合粒子的制備:采用蒸發(fā)溶劑法將HTPB包覆在納米CuO/AP復(fù)合粒子的表面進(jìn)行二次復(fù)合,制備納米CuO/AP/HTPB復(fù)合粒子,有效地抑制了AP的團(tuán)聚和吸濕能力。
　　 (4)廢液乙酸乙酯和丙酮的模擬分離研究:采用Aspen plus流程模擬軟件,應(yīng)用連續(xù)精餾方法對(duì)廢液乙酸乙酯和丙酮的混合物進(jìn)行模擬分離